JP2020197328A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】膨張弁の開度制御によって圧縮機の保護停止を抑制することのできる空気調和機１０を提供する。【解決手段】空気調和機１０は、圧縮機１１１の吐出温度が最大吐出温度を超えたとき、もしくは圧縮機１１１の凝縮圧力が最大凝縮圧力を超えたときに圧縮機１１１を保護停止させる（Ｓ２）。圧縮機１１１の保護停止の終了後に圧縮機１１１を再起動（Ｓ３）させるときには、膨張弁１１４の開度制御を、保護停止の発生時における膨張弁１１４の開度よりも緩める方向に補正して、例えば、保護停止の発生時における膨張弁１１４の開度“Ａ”に補正値“α”を加算した開度として、膨張弁１１４の開度制御を再開する（Ｓ４）。【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和機に関する。

冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用する空気調和機では、その運転中において、圧縮機の動作制御や膨張弁の開度制御が行われている。

空気調和機における通常時の膨張弁の開度制御（通常制御）は、サイクル内における冷媒循環量を調整するために行われるものであり、この通常制御の目的は、蒸発器出口で冷媒ガスの過熱度を調整することにある。これにより、蒸発器において効率的な熱交換を行わせると共に、圧縮機への液戻りを防止する。

膨張弁の通常制御では、膨張弁開度が所定の変化レートで制御される。具体的には、膨張弁の開度はステッピングモータを用いて数百ステップの範囲内で調整可能であるが、所定単位時間当たりに所定ステップずつ（例えば１秒当たり１ステップずつ）変化するように制御されるのが一般的である。これは、膨張弁開度の変化レートが大きい場合、ハンチング（室内温度の上下変動）が生じ易くなり、空気調和機における快適性が損なわれるためである。

膨張弁の制御としては、上述の通常制御以外にも、空気調和機に快適あるいは効率的な運転を行わせるための様々な制御手法が提案されている。例えば、特許文献１には、暖房運転中に除霜動作が発生した場合、除霜動作直前の膨張弁開度を基準値と比較して補正値を決定し、除霜動作終了後にこの補正値に基づいて暖房運転時の膨張弁開度を設定することが開示されている。特許文献１の空気調和機では、このような膨張弁開度の制御により、膨張弁の流量が標準よりも多い場合あるいは少ない場合であっても、冷媒の流れを安定させ、効率的な運転が可能となる。

特許６４０８７９２号公報

空気調和機においては、通常、圧縮機の保護停止制御が行われている。圧縮機には最大吐出温度や最大凝縮圧力が規定されており、これを超えて圧縮機を動作させると圧縮機の負担が過大なものとなる。そのため、圧縮機の吐出温度が最大吐出温度を超えた場合や、凝縮圧力が最大凝縮圧力を超えた場合には圧縮機を保護停止させるようになっている。また、圧縮機が保護停止した後は、信頼性が確保された上で再起動する必要がある。そのため、再起動するまでに時間がかかってしまう。

圧縮機の吐出温度は、膨張弁のバラツキや冷媒の増減、室外機の設置状況などによって上昇するが、膨張弁の通常制御ではこの温度上昇に追いつけない場合に保護停止が発生しやすい。例えば、空気調和機の暖房運転中に除霜動作が発生した場合、除霜動作終了後に暖房運転を再開するときには圧縮機の吐出温度が上昇しやすく、圧縮機の保護停止が発生しやすい。すなわち、暖房運転中の除霜動作は、一時的に冷媒の循環方向を切り替えて圧縮機から室外熱交換器に高温・高圧ガスを供給し、室外熱交換器の霜取りを行う動作である。このため、除霜動作終了後の暖房運転再開時には室外熱交換器の温度が高くなる。また、室内機のファンは除霜中に停止しており、暖房運転開始後、室内熱交換器の温度が上昇してからファンを回す。そのため、暖房運転立ち上り時は負荷が高くなりやすく、これに伴って圧縮機の吐出温度が上昇しやすい。

圧縮機の保護停止が発生すると、その間、空気調和機は運転停止となるため、圧縮機の保護停止は快適性の低下に繋がる。したがって、圧縮機の保護停止は、できるだけ発生させないようにすることが望ましい。

特許文献１に開示された膨張弁制御は、除霜動作終了後の暖房運転再開時に膨張弁開度を補正するものであるが、圧縮機の保護停止の抑制を目的とするものではなく、そのような効果が得られるものではない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、膨張弁の開度制御によって圧縮機の保護停止を抑制することのできる空気調和機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る空気調和機は、圧縮機の吐出温度が最大吐出温度を超えたとき、もしくは圧縮機の凝縮圧力が最大凝縮圧力を超えたときに当該圧縮機を保護停止させる空気調和機であって、圧縮機の保護停止の終了後に当該圧縮機を再起動させるときに、膨張弁の開度制御を、前記保護停止の発生時における前記膨張弁の開度よりも緩める方向に補正して膨張弁の開度制御を再開することを特徴としている。

上記の構成によれば、圧縮機の保護停止の終了後に圧縮機を再起動させるときに、膨張弁の開度制御を、保護停止の発生時における膨張弁の開度よりも緩める方向に補正して再開するため、圧縮機の保護停止が再び発生することを抑制できる。

また、上記空気調和機では、前記圧縮機の再起動時における前記膨張弁の開度を、前記保護停止の発生時における前記膨張弁の開度に第１補正値を加算した開度とする構成とすることができる。

また、上記空気調和機では、前記膨張弁の開度制御は、通常制御として、前記圧縮機の吸引温度と蒸発器における蒸発温度との温度差が所定値となるように開度が制御されるものであり、前記圧縮機の再起動後における前記膨張弁の通常制御では、前記圧縮機の吸引温度と蒸発器における蒸発温度との温度差が、前記所定値から第２補正値が減算された値となるように制御される構成とすることができる。

また、上記空気調和機では、前記膨張弁の開度制御は、通常制御として、前記圧縮機の吐出温度と凝縮器における凝縮温度との温度差が所定値となるように開度が制御されるものであり、前記圧縮機の再起動後における前記膨張弁の通常制御では、前記圧縮機の吐出温度と凝縮器における凝縮温度との温度差が、前記所定値から第３補正値が減算された値となるように制御される構成とすることができる。

また、上記空気調和機では、前記膨張弁の開度制御は、通常制御として、前記圧縮機の吐出温度が所定値となるように開度が制御されるものであり、前記圧縮機の再起動後における前記膨張弁の通常制御では、前記圧縮機の吐出温度が、前記所定値から第４補正値が減算された値となるように制御される構成とすることができる。

また、上記空気調和機では、前記膨張弁の開度制御は、通常制御として、前記膨張弁の開度が所定の変化レートで制御されるものであり、前記圧縮機の再起動後における前記膨張弁の通常制御では、前記膨張弁の開度が、前記所定の変化レートよりも速い変化レートで制御される構成とすることができる。

また、上記空気調和機では、前記膨張弁の開度の補正は、当該空気調和機の暖房運転中における除霜動作から暖房運転への切り替えを、前記圧縮機を停止させずに行う場合に実施される構成とすることができる。

上記の構成によれば、特に圧縮機の保護停止が発生しやすい状況（圧縮機を停止させずに除霜動作から暖房運転への切り替えを行う場合）で、保護停止の発生を抑制することができる。

また、上記空気調和機では、前記圧縮機の保護停止回数が予め設定された上限数となった場合には、前記膨張弁の開度の補正を実施しない構成とすることができる。

上記の構成によれば、圧縮機の保護停止回数が上限数となったことで空気調和機の異常と判断することができる。

また、上記空気調和機では、前記膨張弁の開度制御に下限値が設定されており、前記圧縮機の再起動後における前記膨張弁の通常制御では当該下限値が増加させられる構成とすることができる。

上記の構成によれば、圧縮機の保護停止後に膨張弁の通常制御を再開するときに膨張弁開度の下限値を増加させることで、膨張弁開度のハンチングを抑制することができる。

また、上記空気調和機では、前記圧縮機の前記再起動時には、前記圧縮機の回転数が保護停止の発生前よりも下げられる構成とすることができる。

上記の構成によれば、圧縮機の回転数を下げることで、吐出温度や凝縮圧力の上昇が抑制され、その後、圧縮機の保護停止がさらに生じにくくなる。

また、上記空気調和機では、前記圧縮機の前記再起動時には、室外機における室外ファンの回転数が保護停止の発生前よりも下げられる構成とすることができる。

上記の構成によれば、暖房運転時に室外ファンの回転数を下げることで、蒸発器である室外熱交換器での熱交換量が少なくなり、圧縮機の吸引温度が小さくなるため、これに伴って吐出温度や凝縮圧力の上昇が抑制される。そのため、圧縮機の保護停止がさらに生じにくくなる。

また、上記の課題を解決するために、本発明の第２の態様に係る空気調和機は、圧縮機の吐出温度が最大吐出温度を超えたとき、もしくは圧縮機の凝縮圧力が最大凝縮圧力を超えたときに当該圧縮機を保護停止させる空気調和機であって、圧縮機の吐出温度が前記最大吐出温度よりも低く設定されている閾値温度を超えたとき、もしくは圧縮機の凝縮圧力が前記最大吐出温度よりも低く設定されている閾値圧力を超えたときに、膨張弁の開度を緩める方向に補正して膨張弁の開度制御を実施することを特徴としている。

上記の構成によれば、圧縮機の保護停止条件に近づいたときに、膨張弁の開度を緩める方向に補正して膨張弁の開度制御を実施するため、圧縮機の保護停止が発生することを抑制できる。

また、上記空気調和機では、上記膨張弁の開度を補正しての上記開度制御が実施されたときには、エラー動作として記憶する構成とすることができる。

また、上記空気調和機では、上記エラー動作の累積発生回数を記憶し、当該累積発生回数が上限値を超えた場合には、当該空気調和機をエラー停止させる構成とすることができる。

また、上記空気調和機では、上記エラー動作は、インターネットを介してサーバに記憶される構成とすることができる。

本発明の空気調和機は、圧縮機の保護停止が発生しやすい状況では、膨張弁の開度制御が通常時よりも開度を緩める方向に補正して実施されるため、膨張弁の開度制御によって圧縮機の保護停止を抑制することができるといった効果を奏する。

実施の形態１に係る空気調和機の概略構成図である。 実施の形態１に係る膨張弁制御を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る膨張弁制御を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る膨張弁制御を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る膨張弁制御を示すフローチャートである。 実施の形態５に係る膨張弁制御を示すフローチャートである。 実施の形態６に係る膨張弁制御を示すフローチャートである。

〔実施の形態１〕
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態１に係る空気調和機１０の概略構成図であり、空気調和機１０において適用される冷凍サイクルを示している。

空気調和機１０は、室内ユニット（室内機）１００および室外ユニット（室外機）１１０により構成されている。空気調和機１０における冷凍サイクルの経路上には、室内ユニット１００側に室内熱交換器１０１が備えられており、室外ユニット１１０側に圧縮機１１１、室外熱交換器１１２、四方弁１１３および膨張弁１１４が備えられている。また、室内ユニット１００には、室内熱交換器１０１で熱交換された空気を室内に送り出すための室内ファン１０２が備えられており、室外ユニット１１０には、室外熱交換器１１２に空気を送るための室外ファン１１５が備えられている。

四方弁１１３は、空気調和機１０の暖房／冷房運転に応じて、冷媒の循環の向きを切り替えるものである（図１は暖房運転時の状態を示している）。暖房運転時には、圧縮機１１１、四方弁１１３、室内熱交換器１０１、膨張弁１１４、室外熱交換器１１２、四方弁１１３、圧縮機１１１の順で冷媒が循環する。すなわち、暖房運転時には、室内熱交換器１０１が凝縮器、室外熱交換器１１２が蒸発器として機能する。一方、冷房運転時には、圧縮機１１１、四方弁１１３、室外熱交換器１１２、膨張弁１１４、室内熱交換器１０１、四方弁１１３、圧縮機１１１の順で冷媒が循環する。すなわち、冷房運転時には、室外熱交換器１１２が凝縮器、室内熱交換器１０１が蒸発器として機能する。

図２は、本実施の形態１に係る膨張弁制御を示すフローチャートである。尚、このときの空気調和機１０の運転は、暖房運転であっても冷房運転であってもよい。

空気調和機１０の運転中は、膨張弁１１４の通常制御が行われている（Ｓ１）。すなわち、膨張弁１１４の開度Ｎは、圧縮機１１１の回転数などに基づいて調整されており、膨張弁１１４の現在の開度が“Ａ”（ステップ）であるとする。尚、本実施の形態では、開度Ｎのステップ数が増加するときに膨張弁１１４が開く方向に調整され、開度Ｎのステップ数が減少するときに膨張弁１１４が閉まる方向に調整されるものとする。

空気調和機１０の運転中、圧縮機１１１の吐出温度が最大吐出温度を超え、保護停止が発生することがある。保護停止が発生した場合、空気調和機１０は、その時点での膨張弁１１４の開度“Ａ”を記憶する（Ｓ２）。

圧縮機１１１の保護停止後、所定時間（３分程度）が経過すると、空気調和機１０の運転再開のため、圧縮機１１１が再起動する（Ｓ３）。また、空気調和機１０の運転が再開されると膨張弁１１４の通常制御も再開される（Ｓ４）。

本実施の形態１に係る膨張弁制御では、Ｓ４での膨張弁１１４の通常制御再開時において、膨張弁１１４の開度を保護停止発生時の開度“Ａ”で再開するのではなく、これに補正値（第１補正値）“α”を加えた開度で制御を再開する。すなわち、Ｓ４での膨張弁１１４の通常制御は、膨張弁１１４の開度が“Ａ＋α”で再開される。ここで、補正値“α”は、開度“Ａ”の１０〜２０％のステップの範囲内で設定されていることが好ましい。

上述したように、圧縮機１１１の保護停止は、膨張弁の通常制御では吐出温度の温度上昇に追いつけず、圧縮機の吐出温度が最大吐出温度を超えた場合に発生する。圧縮機１１１を保護停止すると停止の間は吐出温度が低下するが、圧縮機１１１を再起動すると吐出温度は再び上昇する。

また、圧縮機１１１の保護停止が発生する状況は、圧縮機の吐出温度が上昇しやすい状況であると言える。このため、圧縮機１１１の保護停止後の空気調和機１０の運転再開時に、膨張弁１１４の通常制御を保護停止発生時と同じ開度“Ａ”で再開すると、短時間で再び圧縮機１１１の保護停止が発生する恐れがある。すなわち、短期間に圧縮機１１１の保護停止が繰り返し発生し、空気調和機１０の快適性を大きく損なう恐れがある。

これに対し、本実施の形態１に係る膨張弁制御では、Ｓ４での膨張弁１１４の通常制御再開時に、膨張弁１１４の開度を“Ａ＋α”に補正しており、この補正は膨張弁１１４が開く方向に作用する。膨張弁１１４が開くと圧縮機１１１に戻ってくる冷媒の過熱度が低くなり、圧縮機１１１の吐出温度が上昇しにくくなる。したがって、圧縮機１１１の保護停止後の空気調和機１０の運転再開時に、圧縮機１１１の保護停止が再び発生することを抑制できる。これにより、短期間に圧縮機１１１の保護停止が繰り返し発生することを抑制でき、空気調和機１０の快適性が損なわれることを回避できる。

〔実施の形態２〕
上記実施の形態１の膨張弁制御では、膨張弁１１４の通常制御において、膨張弁１１４の開度の制御手法については特に限定されない。実際、膨張弁１１４の開度をどのように（何に基づいて）制御するのかについては複数の手法が公知である。そのような手法の１つとして、圧縮機１１１の吸引温度（圧縮機吸引温度）と蒸発器における蒸発温度とに基づいて膨張弁１１４の開度を制御する方法が知られている。この手法では、圧縮機吸引温度と蒸発温度との温度差が所定値となるように、膨張弁１１４の開度が調整される。本実施の形態２では、圧縮機吸引温度と蒸発温度とに基づいて膨張弁１１４の開度を制御する手法を用いていることが前提である。

図３は、本実施の形態２に係る膨張弁制御を示すフローチャートである。

空気調和機１０の運転中は、膨張弁１１４の通常制御が行われている（Ｓ１１）。この通常制御では、圧縮機吸引温度と蒸発温度との温度差が目標温度“Ｂ”（℃）となるように膨張弁１１４の開度が調整される
空気調和機１０の運転中、圧縮機１１１の吐出温度が最大吐出温度を超え、保護停止が発生することがある（Ｓ１２）。圧縮機１１１の保護停止後、所定時間（３分程度）が経過すると、空気調和機１０の運転再開のため、圧縮機１１１が再起動する（Ｓ１３）。また、空気調和機１０の運転が再開されると膨張弁１１４の通常制御も再開される（Ｓ１４）。

本実施の形態２に係る膨張弁制御では、Ｓ１４での膨張弁１１４の通常制御再開時において、Ｓ１１での通常制御に対して目標温度が変更される。具体的には、圧縮機吸引温度と蒸発温度との温度差が目標温度“Ｂ−β”となるように膨張弁１１４の開度が補正される。ここで、補正値（第２補正値）“β”は、目標温度“Ｂ”の１０〜２０％の範囲内で設定されていることが好ましい。

本実施の形態２に係る膨張弁制御では、Ｓ１４での膨張弁１１４の通常制御再開時に、目標温度が“Ｂ−β”となるように制御することで、膨張弁１１４の開度が補正される。この補正は、圧縮機吸引温度と蒸発温度との温度差を小さくする補正であり、膨張弁１１４が開く方向に作用して、圧縮機１１１の吐出温度の上昇を抑制できる。したがって、実施の形態１における膨張弁制御と同様に、圧縮機１１１の保護停止後の空気調和機１０の運転再開時に、圧縮機１１１の保護停止が再び発生することを抑制できる。これにより、短期間に圧縮機１１１の保護停止が繰り返し発生することを抑制でき、空気調和機１０の快適性が損なわれることを回避できる。

〔実施の形態３〕
また、通常制御における膨張弁開度の制御手法の１つとして、圧縮機１１１の吐出温度（圧縮機吐出温度）と凝縮器における凝縮温度とに基づいて膨張弁１１４の開度を制御する方法も知られている。この手法では、圧縮機吐出温度と凝縮温度との温度差が所定値となるように、膨張弁１１４の開度が調整される。本実施の形態３では、圧縮機吐出温度と凝縮温度とに基づいて膨張弁１１４の開度を制御する手法を用いていることが前提である。

図４は、本実施の形態３に係る膨張弁制御を示すフローチャートである。

空気調和機１０の運転中は、膨張弁１１４の通常制御が行われている（Ｓ２１）。この通常制御では、圧縮機吐出温度と凝縮温度との温度差が目標温度“Ｃ”（℃）となるように膨張弁１１４の開度が調整される
空気調和機１０の運転中、圧縮機１１１の吐出温度が最大吐出温度を超え、保護停止が発生することがある（Ｓ２２）。圧縮機１１１の保護停止後、所定時間（３分程度）が経過すると、空気調和機１０の運転再開のため、圧縮機１１１が再起動する（Ｓ２３）。また、空気調和機１０の運転が再開されると膨張弁１１４の通常制御も再開される（Ｓ２４）。

本実施の形態３に係る膨張弁制御では、Ｓ２４での膨張弁１１４の通常制御再開時において、Ｓ２１での通常制御に対して目標温度が変更される。具体的には、圧縮機吐出温度と凝縮温度との温度差が目標温度“Ｃ−γ”となるように膨張弁１１４の開度が補正される。ここで、補正値（第３補正値）“γ”は、目標温度“Ｃ”の１０〜２０％の範囲内で設定されていることが好ましい。

本実施の形態３に係る膨張弁制御では、Ｓ２４での膨張弁１１４の通常制御再開時に、目標温度が“Ｃ−γ”となるように制御することで、膨張弁１１４の開度が補正される。この補正は、圧縮機吐出温度と凝縮温度との温度差を小さくする補正であり、膨張弁１１４が開く方向に作用して、圧縮機１１１の吐出温度の上昇を抑制できる。したがって、本実施の形態３に係る膨張弁制御でも、短期間に圧縮機１１１の保護停止が繰り返し発生することを抑制でき、空気調和機１０の快適性が損なわれることを回避できる。

〔実施の形態４〕
また、通常制御における膨張弁開度の制御手法の１つとして、圧縮機１１１の吐出温度（圧縮機吐出温度）に基づいて膨張弁１１４の開度を制御する方法も知られている。この手法では、圧縮機吐出温度が所定値となるように、膨張弁１１４の開度が調整される。本実施の形態４では、圧縮機吐出温度に基づいて膨張弁１１４の開度を制御する手法を用いていることが前提である。

図５は、本実施の形態４に係る膨張弁制御を示すフローチャートである。

空気調和機１０の運転中は、膨張弁１１４の通常制御が行われている（Ｓ３１）。この通常制御では、圧縮機吐出温度が目標温度“Ｄ”（℃）となるように膨張弁１１４の開度が調整される
空気調和機１０の運転中、圧縮機１１１の吐出温度が最大吐出温度を超え、保護停止が発生することがある（Ｓ３２）。圧縮機１１１の保護停止後、所定時間（３分程度）が経過すると、空気調和機１０の運転再開のため、圧縮機１１１が再起動する（Ｓ３３）。また、空気調和機１０の運転が再開されると膨張弁１１４の通常制御も再開される（Ｓ３４）。

本実施の形態４に係る膨張弁制御では、Ｓ３４での膨張弁１１４の通常制御再開時において、Ｓ３１での通常制御に対して目標温度が変更される。具体的には、圧縮機吐出温度が目標温度“Ｄ−δ”となるように膨張弁１１４の開度が補正される。ここで、補正値（第４補正値）“δ”は、目標温度“Ｄ”の１０〜２０％の範囲内で設定されていることが好ましい。

本実施の形態４に係る膨張弁制御では、Ｓ３４での膨張弁１１４の通常制御再開時に、目標温度が“Ｄ−δ”となるように制御することで、膨張弁１１４の開度が補正される。この補正は、圧縮機吐出温度を低くする補正であり、膨張弁１１４が開く方向に作用して、圧縮機１１１の吐出温度の上昇を抑制できる。したがって、本実施の形態３に係る膨張弁制御でも、短期間に圧縮機１１１の保護停止が繰り返し発生することを抑制でき、空気調和機１０の快適性が損なわれることを回避できる。

尚、実施の形態２〜４で説明した膨張弁制御は何れも、実施の形態１で説明した膨張弁制御と組み合わせて用いることが可能である。すなわち、Ｓ１４，Ｓ２４もしくはＳ３４で膨張弁１１４の通常制御を再開するときには、再開時の膨張弁１１４の開度を、保護停止発生時の開度“Ａ”に補正値“α”を加えたものとしてもよい。

〔実施の形態５〕
図６は、本実施の形態５に係る膨張弁制御を示すフローチャートである。尚、本実施の形態５の膨張弁制御では、膨張弁１１４の通常制御において、膨張弁１１４の開度の制御手法については特に限定されない。

空気調和機１０の運転中は、膨張弁１１４の通常制御が行われている（Ｓ４１）。この通常制御では、膨張弁開度が所定の変化レート（例えば、１秒当たり１ステップずつ）で制御される。

空気調和機１０の運転中、圧縮機１１１の吐出温度が最大吐出温度を超え、保護停止が発生することがある（Ｓ４２）。圧縮機１１１の保護停止後、所定時間（３分程度）が経過すると、空気調和機１０の運転再開のため、圧縮機１１１が再起動する（Ｓ４３）。また、空気調和機１０の運転が再開されると膨張弁１１４の通常制御も再開される（Ｓ４４）。

本実施の形態５に係る膨張弁制御では、Ｓ４４での膨張弁１１４の通常制御再開後は、Ｓ４１での通常制御に対して膨張弁開度の変化レートが大きくなる（膨張弁１１４の開閉速度が速くなる）ように変更される。例えば、１回の調整におけるステップ数を増やしたり、調整が行われる時間間隔を短くしたりするなどして、膨張弁１１４の変化レートを大きくすることができる。

本実施の形態５に係る膨張弁制御では、Ｓ４４での膨張弁１１４の通常制御再開時に、膨張弁開度の変化レートが大きくなるように制御することで、膨張弁１１４の開度が補正される。膨張弁１１４の開閉速度が速くなれば、当然ながら、吐出温度の温度上昇に対して膨張弁の開度制御が追いつけないといったことが起きにくくなり、圧縮機１１１の保護停止も発生しにくくなる。したがって、本実施の形態５に係る膨張弁制御でも、短期間に圧縮機１１１の保護停止が繰り返し発生することを抑制でき、空気調和機１０の快適性が損なわれることを回避できる。

尚、実施の形態５で説明した膨張弁制御は何れも、実施の形態１〜４で説明した膨張弁制御と組み合わせて用いることが可能である。また、実施の形態１〜５で説明した膨張弁制御において、Ｓ４，Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４またはＳ４４で設定された補正値は何れも、空気調和機１０の運転が一旦終了した時点でリセットされるものとする。

〔実施の形態６〕
上記実施の形態１〜５の膨張弁制御は、空気調和機１０の運転が暖房運転であっても冷房運転であっても適用できる。しかしながら実際には、短期間に圧縮機１１１の保護停止が繰り返し発生するような状況は限られており、このような不具合が発生するのは、殆どの場合、暖房運転中に除霜動作が実施され、その除霜動作終了後に暖房運転を再開したときである。

暖房運転中の除霜動作は、図１に示す四方弁１１３を切り替え、一時的に冷媒の循環方向を切り替えることで行われる。また、冷媒の循環方向の切り替えには２つの方式があり、一方は圧縮機１１１の動作を停止させた状態で四方弁１１３を切り替える方式（第１方式）、他方は圧縮機１１１の動作を停止させない状態で四方弁１１３を切り替える方式（第２方式）である。通常の切り替えは第１方式で行われるものであるが、空気調和機１０の機種によっては、この切り替えを第２方式で行う動作モードとして有しているものがある。この場合、冷媒循環方向の切り替えを第２方式で行うことは、ユーザが任意に、または空調機が温湿度条件から自動で選択できる。

第２方式での切り替えは、第１方式に比べて圧縮機１１１の負担が大きく、除霜動作から暖房運転に切り替えるときに吐出温度も急激に上昇しやすい。このため、第１方式で切り替えを行う場合と比べても、圧縮機１１１の保護停止がさらに発生しやすい。

図７は、本実施の形態６に係る膨張弁制御を示すフローチャートである。本実施の形態６の膨張弁制御は、空気調和機１０が暖房運転を行っている場合の制御であり、かつ、除霜動作前後の冷媒循環方向の切り替えを第１方式で行うか第２方式で行うかを選択的に実施できるものであることが前提となる。

空気調和機１０の運転中は、膨張弁１１４の通常制御が行われている（Ｓ５１）。すなわち、膨張弁１１４の開度Ｎは、圧縮機１１１の回転数などに基づいて調整されており、膨張弁１１４の現在の開度が“Ａ”（ステップ）であるとする。

空気調和機１０の運転中、圧縮機１１１の吐出温度が最大吐出温度を超え、保護停止が発生することがある。保護停止が発生した場合、空気調和機１０は、その時点での膨張弁１１４の開度“Ａ”を記憶する（Ｓ５２）。

圧縮機１１１の保護停止後、所定時間（３分程度）が経過すると、空気調和機１０の運転が再開されるが、このとき、除霜動作終了後に暖房運転を再開するときの冷媒循環方向の切り替えが第１方式で行われているか第２方式で行われているかの判定が行われる（Ｓ５３）。

切り替えが第２方式で行われていた場合、圧縮機１１１の再起動（Ｓ５４）に伴う膨張弁１１４の通常制御の再開（Ｓ５５）において、膨張弁１１４の開度を保護停止発生時の開度“Ａ”で再開するのではなく、これに正の補正値“α”を加えた開度で制御を再開する。すなわち、Ｓ５５での膨張弁１１４の通常制御は、膨張弁１１４の開度が“Ａ＋α”で再開される。

切り替えが第２方式で行われる場合は、上述したように、第１方式で切り替えを行う場合と比べても圧縮機１１１の保護停止が発生しやすく、保護停止が短期間に繰り返し生じることもある。本実施の形態６に係る膨張弁制御では、Ｓ５５での膨張弁１１４の通常制御再開時に、膨張弁１１４の開度を“Ａ＋α”に補正することで、圧縮機１１１の吐出温度が上昇しにくくなり、圧縮機１１１の保護停止が繰り返し発生することを抑制できる。

一方、切り替えが第１方式で行われていた場合、圧縮機１１１の再起動（Ｓ５６）に伴う膨張弁１１４の通常制御の再開（Ｓ５７）において、膨張弁１１４の開度を保護停止発生時の開度“Ａ”で再開する。すなわち、Ｓ５７での膨張弁１１４の通常制御では、膨張弁１１４の開度の補正は行わない。

尚、図７に示す膨張弁制御は、本実施の形態６に係る膨張弁制御の一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図７では、Ｓ５５における膨張弁１１４の通常制御の再開時の膨張弁開度の補正に実施の形態１で説明した方法を適用しているが、実施の形態２〜６で説明した方法を適用するものであってもよい。

〔実施の形態７〕
上記実施の形態１〜６の説明では、圧縮機１１１の保護停止が発生し、保護停止後の運転再開時に膨張弁１１４の開度補正を行うものとしているが、圧縮機１１１の保護停止が発生する前に膨張弁１１４の開度補正を行うことも可能である。例えば、最大吐出温度よりも幾分低い温度に閾値温度を設定し、圧縮機１１１の吐出温度がこの閾値温度を超えた時点で上述した膨張弁１１４の開度補正（Ｓ４，Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４，Ｓ４４またはＳ５５）を行うようにしてもよい。あるいは、最大凝縮圧力よりも幾分低い圧力に閾値圧力を設定し、圧縮機１１１の凝縮圧力がこの閾値圧力を超えた時点で上述した膨張弁１１４の開度補正（Ｓ４，Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４，Ｓ４４またはＳ５５）を行うようにしてもよい。これにより、圧縮機１１１の保護停止をより発生しにくくすることができる。

また、上記動作において、圧縮機１１１の吐出温度が閾値温度を超えて膨張弁１１４の開度補正が実施されたときには、空気調和機１０はエラー動作としてその累積発生回数を記憶するようにしてもよい。これにより、空気調和機１０の動作不良（冷房や暖房の利きが悪いなど）でサービスマンが呼ばれたときに、サービスマンがエラー動作の発生回数を認識し、空気調和機１０における異常（例えば冷媒漏れやサーミスタ異常）の発見に役立てることができる。

また、上記動作において、記憶したエラー動作の累積発生回数が上限値を超えた場合には、空気調和機１０をエラー停止させるようにしてもよい。また、上記動作において、記憶するエラー動作は、インターネットを介してメーカのサーバに記憶（クラウド保存）するものであってもよい。

〔変形例〕
上記実施の形態１〜６では、圧縮機１１１の保護停止が、圧縮機１１１の吐出温度が最大吐出温度を超えた場合に発生するとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、圧縮機１１１の保護停止は、圧縮機１１１の凝縮圧力が最大凝縮圧力を超えた場合に発生するものであってもよい。

また、実施の形態１〜６に記載の膨張弁制御を行った場合であっても、空気調和機１０における何らかの異常によって圧縮機１１１の保護停止が繰り返し発生する場合がある。このため、空気調和機１０が運転を開始してからの圧縮機１１１の保護停止回数を計測し、この回数が予め設定された上限数（例えば３〜５回程度）となった場合には、上述した膨張弁開度の補正を実施せず、元の通常制御に戻すようにしてもよい。あるいは、圧縮機１１１の保護停止回数が上限数となった場合には、空気調和機１０の運転を停止してエラー表示を行うようにしてもよい。尚、このときの保護停止回数は、ユーザの操作によって空気調和機１０の運転が停止された時点でリセットすればよい。

また、膨張弁１１４の開度には、通常、下限値が設定されているが、圧縮機１１１の保護停止後に膨張弁１１４の通常制御を再開するときには、この下限値を増加させるようにしてもよい。膨張弁１１４の開度は、暖房運転時における外気温が低い場合には小さくなる（膨張弁１１４が締まる）方向に変化するが、上記下限値は膨張弁１１４が締まりすぎないように設定されている。そして、膨張弁１１４の開度がこの下限値に近い状態で圧縮機１１１の保護停止が発生した場合、保護停止が終了して暖房運転を再開した後に膨張弁開度のハンチングが発生する場合がある。圧縮機１１１の保護停止後に膨張弁１１４の通常制御を再開するときにこの下限値を増加させると、膨張弁開度のハンチングを抑制することができる。

また、圧縮機１１１の保護停止後に圧縮機１１１を再起動するときには、圧縮機１１１の回転数を保護停止の発生前よりも下げるようにしてもよい。圧縮機１１１の回転数を下げれば、当然ながら吐出温度や凝縮圧力の上昇が抑制されるため、その後、圧縮機１１１の保護停止が生じにくくなる。

また、空気調和機１０の暖房運転時、圧縮機１１１の保護停止後に圧縮機１１１を再起動するときには、室外ユニット１１０における室外ファン１１５の回転数を保護停止の発生前よりも下げるようにしてもよい。暖房運転時に室外ファン１１５の回転数を下げれば、蒸発器である室外熱交換器１１２での熱交換量が少なくなり、圧縮機１１１の吸引温度が小さくなるため、これに伴って吐出温度や凝縮圧力の上昇が抑制される。そのため、圧縮機１１１の保護停止が生じにくくなる。

また、上記説明では、Ｓ４，Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４またはＳ４４で設定された補正値は何れも、空気調和機１０の運転が一旦終了した時点でリセットされるものとしたが、これらの補正値は圧縮機１１１の保護停止が発生したときの運転条件（外気温など）と共に記憶され、記憶された運転条件と同じような条件で空気調和機１０を運転するときには、運転の開始時点から膨張弁１１４の開度補正を行うようにしてもよい。これにより、圧縮機１１１の保護停止をより発生しにくくすることができる。また、このときの補正値や運転条件の記憶は、インターネットを介してメーカのサーバに記憶（クラウド保存）するものであってもよい。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０ 空気調和機
１００ 室内ユニット（室内機）
１０１ 室内熱交換器
１０２ 室内ファン
１１０ 室外ユニット（室外機）
１１１ 圧縮機
１１２ 室外熱交換器
１１３ 四方弁
１１４ 膨張弁
１１５ 室外ファン

Claims (15)

1. 圧縮機の吐出温度が最大吐出温度を超えたとき、もしくは圧縮機の凝縮圧力が最大凝縮圧力を超えたときに当該圧縮機を保護停止させる空気調和機であって、
   圧縮機の保護停止の終了後に当該圧縮機を再起動させるときに、
   膨張弁の開度制御を、前記保護停止の発生時における前記膨張弁の開度よりも緩める方向に補正して膨張弁の開度制御を再開することを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１に記載の空気調和機であって、
   前記圧縮機の再起動時における前記膨張弁の開度を、前記保護停止の発生時における前記膨張弁の開度に第１補正値を加算した開度とすることを特徴とする空気調和機。
3. 請求項１に記載の空気調和機であって、
   前記膨張弁の開度制御は、通常制御として、前記圧縮機の吸引温度と蒸発器における蒸発温度との温度差が所定値となるように開度が制御されるものであり、
   前記圧縮機の再起動後における前記膨張弁の通常制御では、前記圧縮機の吸引温度と蒸発器における蒸発温度との温度差が、前記所定値から第２補正値が減算された値となるように制御されることを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１に記載の空気調和機であって、
   前記膨張弁の開度制御は、通常制御として、前記圧縮機の吐出温度と凝縮器における凝縮温度との温度差が所定値となるように開度が制御されるものであり、
   前記圧縮機の再起動後における前記膨張弁の通常制御では、前記圧縮機の吐出温度と凝縮器における凝縮温度との温度差が、前記所定値から第３補正値が減算された値となるように制御されることを特徴とする空気調和機。
5. 請求項１に記載の空気調和機であって、
   前記膨張弁の開度制御は、通常制御として、前記圧縮機の吐出温度が所定値となるように開度が制御されるものであり、
   前記圧縮機の再起動後における前記膨張弁の通常制御では、前記圧縮機の吐出温度が、前記所定値から第４補正値が減算された値となるように制御されることを特徴とする空気調和機。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の空気調和機であって、
   前記膨張弁の開度制御は、通常制御として、前記膨張弁の開度が所定の変化レートで制御されるものであり、
   前記圧縮機の再起動後における前記膨張弁の通常制御では、前記膨張弁の開度が、前記所定の変化レートよりも速い変化レートで制御されることを特徴とする空気調和機。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の空気調和機であって、
   前記膨張弁の開度の補正は、当該空気調和機の暖房運転中における除霜動作から暖房運転への切り替えを、前記圧縮機を停止させずに行う場合に実施されることを特徴とする空気調和機。
8. 請求項１から７の何れか１項に記載の空気調和機であって、
   前記圧縮機の保護停止回数が予め設定された上限数となった場合には、前記膨張弁の開度の補正を実施しないことを特徴とする空気調和機。
9. 請求項１から８の何れか１項に記載の空気調和機であって、
   前記膨張弁の開度制御に下限値が設定されており、前記圧縮機の再起動後における前記膨張弁の通常制御では当該下限値が増加させられることを特徴とする空気調和機。
10. 請求項１から９の何れか１項に記載の空気調和機であって、
    前記圧縮機の前記再起動時には、前記圧縮機の回転数が保護停止の発生前よりも下げられることを特徴とする空気調和機。
11. 請求項１から１０の何れか１項に記載の空気調和機であって、
    前記圧縮機の前記再起動時には、室外機における室外ファンの回転数が保護停止の発生前よりも下げられることを特徴とする空気調和機。
12. 圧縮機の吐出温度が最大吐出温度を超えたとき、もしくは圧縮機の凝縮圧力が最大凝縮圧力を超えたときに当該圧縮機を保護停止させる空気調和機であって、
    圧縮機の吐出温度が前記最大吐出温度よりも低く設定されている閾値温度を超えたとき、もしくは圧縮機の凝縮圧力が前記最大吐出温度よりも低く設定されている閾値圧力を超えたときに、膨張弁の開度を緩める方向に補正して膨張弁の開度制御を実施することを特徴とする空気調和機。
13. 請求項１２に記載の空気調和機であって、
    上記膨張弁の開度を補正しての上記開度制御が実施されたときには、エラー動作として記憶することを特徴とする空気調和機。
14. 請求項１３に記載の空気調和機であって、
    上記エラー動作の累積発生回数を記憶し、当該累積発生回数が上限値を超えた場合には、当該空気調和機をエラー停止させることを特徴とする空気調和機。
15. 請求項１３または１４に記載の空気調和機であって、
    上記エラー動作は、インターネットを介してサーバに記憶されることを特徴とする空気調和機。

Images